蒋展鹏-环境工程学：第八章污染物的稀释法控制PPT课件

-,1,第八章污染物的稀释法扩散,第二篇大气质量与大气污染,-,2,第八章污染物的稀释法扩散,第一节影响污染物在大气中扩散的气象要素第二节烟气抬升高度第三节污染物落地浓度,-,3,第一节影响污染物在大气中扩散的气象要素,动力因子,热力因子,风,湍流,大气温度层结,大气稳定度,第八章污染物的稀释法扩散,-,4,一、气象的动力因子,（一）风气象上，空气的铅直运动称为升降气流；空气的水平运动称为风。,风主要是由于气压的水平分布不均匀而引起的，而气压的水平分布不均是由温度分布不均造成。,风向风的来向。风速单位时间内空气在水平方向上运动的距离。（单位：m/s）,第八章污染物的稀释法扩散,-,5,（一）风风向,方位表示法：(地面风)用8个方位或16方位表示角度表示法：(高空风)以正北为零点，角度顺时针增加正北为360(或0)；正东90;正南180;正西270,风向的16个方位及对应角度,第八章污染物的稀释法扩散,-,6,（二）湍流,风的阵性和摆动称为大气湍流,大气污染物的扩散主要靠大气湍流的作用,小尺寸湍流作用下的烟云扩散,大尺寸湍流作用下的烟云扩散,复合尺寸湍流作用下的烟云扩散,第八章污染物的稀释法扩散,-,7,（三）局地风,1、海陆风,第八章污染物的稀释法扩散,-,8,2、山谷风,第八章污染物的稀释法扩散,-,9,3、城市热岛效应,第八章污染物的稀释法扩散,-,10,二、气象的热力因子,近地层大气温度随地表温度的升高而增高随地表温度的降低而降低,大气绝热过程：大气中的某一空气块作垂直升降运动时与周围空气不发生热量交换。,（一）大气温度层结,1、干绝热递减率,气温随高度的分布,第八章污染物的稀释法扩散,自下而上地被加热自下而上地被冷却,?,-,11,1、干绝热递减率,一质量恒定的空气块在大气中绝热上升时，因周围气压降低而膨胀，部分内能用于抵抗外界压力而做膨胀功，则其温度将下降；一质量恒定的空气块在大气中绝热下降时，因外界气压增大而被压缩，外界压力对气块做功并转化为内能，因而其温度将上升。,i空气块d干空气,干绝热递减率：干空气团或未饱和湿空气团绝热上升或下降单位高度（100m）时，温度降低或升高的数值。单位：K/100m,d约为0.98K/100m，可近似1/100m,第八章污染物的稀释法扩散,-,12,2、气温递减率,气温随高度增高而降低，为正值气温随高度增高而增高，为负值,温度层结（层结）气温沿铅直高度的变化。,气温垂直递减率单位高差（通常取100m）下气温变化的负值。,第八章污染物的稀释法扩散,-,13,3、大气温度层结的四种类型,A、递减层结（正常分布层结）气温随高度的增加而递减，dB、中性层结气温随高度的变化等于或近似等于干绝热递减率，=dC、等温层结气温随铅直高度增加是不变的，=0D、气温逆转（逆温）气温随高度的增加而增加，H,hh,第八章污染物的稀释法扩散,-,18,3、湍流逆温,z,T,0,r,rd,A,D,B,C,E,混合逆温层,第八章污染物的稀释法扩散,-,19,4、锋面逆温,第八章污染物的稀释法扩散,-,20,（三）大气稳定度,一空气块受外力作用产生上升或下降运动。当外力去除后：气块减速并有返回原来高度的趋势稳定气块加速上升或下降不稳定既不上升也不下降，保持最后状态中性,第八章污染物的稀释法扩散,-,21,1、大气稳定度的判别,当-d0，气块加速运动，大气不稳定；当-d0，d大气不稳定，对流强烈，烟流沿主导风向上下左右翻滚，呈波浪型，污染物扩散良好；锥型：0，d大气中性或稳定，烟流沿主导风向扩散，兼顾上下左右扩散，呈圆锥型，污染物扩散速度较波浪型慢；扇型：0，d，稳定状态排放口下方0，d，稳定状态烟流大量下沉，形成严重污染；,第八章污染物的稀释法扩散,-,23,大气稳定度与烟流类型,波浪型：0，d大气不稳定，对流强烈，烟流沿主导风向上下左右翻滚，呈波浪型，污染物扩散良好；,第八章污染物的稀释法扩散,-,24,大气稳定度与烟流类型,锥型：0，d大气中性或稳定，烟流沿主导风向扩散，兼顾上下左右扩散，呈圆锥型，污染物扩散速度较波浪型慢；,第八章污染物的稀释法扩散,-,25,大气稳定度与烟流类型,扇型：d，不稳定状态排放口下方0，d，不稳定状态烟流大量下沉，形成严重污染；,第八章污染物的稀释法扩散,-,28,（四）大气稳定度的分类,根据常规气象资料确定稳定度的级别。A强不稳定B不稳定C弱不稳定D中性E稳定F强稳定,第八章污染物的稀释法扩散,-,29,大气稳定度的确定方法,1、根据中国国家标准中规定的公式计算太阳高度角；2、根据太阳高度角与云量确定太阳辐射等级；3、根据太阳辐射等级与地面风速确定大气稳定度。,第八章污染物的稀释法扩散,-,30,太阳倾角概略值,第八章污染物的稀释法扩散,-,31,大气稳定度的确定方法,1、根据中国国家标准中规定的公式计算太阳高度角；2、根据太阳高度角与云量确定太阳辐射等级；3、根据太阳辐射等级与地面风速确定大气稳定度。,第八章污染物的稀释法扩散,-,32,太阳高度角，（）；当地地理纬度，（）；当地地理经度，（）；进行观测的北京时间，（h）；太阳倾角，（）。,太阳高度角,第八章污染物的稀释法扩散,-,33,太阳辐射等级,第八章污染物的稀释法扩散,-,34,大气稳定度的确定方法,1、根据中国国家标准中规定的公式计算太阳高度角；2、根据太阳高度角与云量确定太阳辐射等级；3、根据太阳辐射等级与地面风速确定大气稳定度。,第八章污染物的稀释法扩散,-,35,大气稳定度的等级,第八章污染物的稀释法扩散,-,36,第二节烟气抬升高度,烟羽：烟气在水平方向的扩散烟羽抬升高度：烟羽轴线与烟囱口间的距离H有效烟囱高度：烟气所达到的高度HH=Hs+HHs：烟囱实体高度,排放因素,气象因素,下垫面状况,第八章污染物的稀释法扩散,-,37,一、烟气抬升过程,喷出阶段：依靠烟流本身的初始动量向上喷射浮升阶段：由于烟流的热力作用（烟空），促使烟流在浮力作用下上升瓦解阶段：上升一定高度后，烟流与空气充分混合，丧失浮力和动力作用随风飘动，气流波动很大变平阶段：大气湍流的作用下，烟流向上下左右扩散，烟羽越来越大（截面积）,第八章污染物的稀释法扩散,-,38,二、烟气抬升高度的计算,中国国家标准中规定的公式：1、当Qh5004.18kJ/s或TsTa35K时：式中：QH烟气热释放率，kJ/s；Qv实际排烟量，m3/s；排气筒出口处平均风速,m/s；Ts烟气出口温度，K；Ta大气平均温度（5年平均值），K；pa大气压力，kPa；n0烟气热状况及地表系数，见表86；n1烟气热释放率指数，见表86；n2排气筒高度指数，见表86。,第八章污染物的稀释法扩散,-,39,中国国家标准中规定的公式：2、当Qh5004.18kJ/s或TsTa35K时：,第八章污染物的稀释法扩散,-,40,第三节污染物落地浓度,高斯模式应用湍流扩散统计理论提出正态分布假设下的扩散模式,由湍流引起的扩散,第八章污染物的稀释法扩散,-,41,一、高斯模式的有关假定,原点：污染物排放点或排放点在地面的投影点。x轴：平均风向方向。y轴：在水平方向上垂直于x轴，正向在x轴的左向。z轴：垂直于水平面xoy，向上为正向。,坐标系,第八章污染物的稀释法扩散,-,42,一、高斯模式的有关假定,1、污染物浓度在y、z轴上的分布是正态分布；2、在全部空间中风速是均匀的、稳定的；3、源强是连续、均匀的；4、在扩散过程中污染物质的质量是守恒的；5、在x方向平流作用远大于扩散作用；6、地面足够平坦（镜面）。,第八章污染物的稀释法扩散,-,43,二、高斯模式的基本公式,1、无限空间，地面连续点源的高斯模式,第八章污染物的稀释法扩散,-,44,第八章污染物的稀释法扩散,2、有界，高架连续点源的高斯模式,-,45,三、一般气象条件下的高斯模式,地面浓度,地面轴线浓度,有界、一般气象条件下，地面连续点源：,第八章污染物的稀释法扩散,-,46,三、一般气象条件下的高斯模式,有界、一般气象条件下，高架连续点源：,地面浓度,地面轴线浓度,地面最大浓度,第八章污染物的稀释法扩散,-,47,第八章污染物的稀释法扩散要点,1、风、湍流、大气湍流作用下的烟云扩散、局地风及其对污染物扩散的影响、干